補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：
* F7 A- G# I! z+ X' }
4 k) E' Z8 B" k9 ^材　質：
3 a; ?  u0 [# D; Y; l  v　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！
( ]6 @* t; K4 o: H' b
0 z" u# A( y8 Z+ S' q長　度：
% T( _; {: b8 s　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。

( F7 l4 z& F. m# q& D% u截面積：
　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。

  |) t0 B& T0 q/ ~/ \2 X溫　度：
! F# N2 H; e; }; _1 r, Z( U　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
; `3 i1 F9 [1 ^/ \. [+ n7 V$ ~1 l, e
: a. d! `' r9 R7 P& R% N" p二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
' V0 f- Q1 E  u: a從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。
3 k3 c" \- x5 I2 N1 g+ z
+ Q  `& U  P  h三、電阻的單位
+ z7 V4 D" x6 [: M# j1 o/ o　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
5 P& p2 N4 |( `
. B# U1 ~. ~- n8 t2 R, w6 b' y
2 C9 D; N1 S" R) v: P! m6 u

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?
4 j  c( c# t, D4 L+ T7 k


9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！

給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

1 W* ]7 y0 `% w! d　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
7 m: C+ H% i8 ?4 L9 g5 ]
所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
4 I7 e! i0 B; I- w; I9 q
! G" v# W1 z5 j" ~, w這有點難，要慢慢看喔！
% r% v' ]9 T% |0 h$ ~, V/ e* V2 X9 a

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?
- ?  @5 k# k& b
佑平

這個問題問得很好：
! Y8 r8 [. I: y4 v- q) R9 t8 C( y
材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

# y' v" a6 h0 y! v9 O. G$ O當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
& k5 P# @) h. j4 U* q0 d4 Q6 ?
如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
4 s" C& J' Q7 p6 u+ ]" a也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?
! v3 Z, {6 |" x9 F* p/ {, g
佑平

哈．．．，問得好！

為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。

3 p# a5 l8 U) k舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

- j, {4 X% d$ ?- p, p舉例來說：
  ]+ ?8 A5 b" ^2 ~2 d, f3 j１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！
0 `% ?7 v  r& O9 H! C% g; t5 h
這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
! Y+ D4 _/ Q/ o( }  c: D! j7 {. u我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
2 P8 W7 v, u9 ~; [  H+ P發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
; {; p  w! [$ e6 I* [還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
& o' K  g7 y4 W9 E發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

, V3 [8 _/ J0 _- k& w我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

- x; O: s5 G9 E; y: ^
跟據歐姆定律：
* s, q' u) Y7 H% [
2 W3 b8 Y% T2 `7 U5 F' g+ N. a: _　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
% r" @* t) T$ O, g) a' h4 {　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
9 F0 H! z# B# ~- b5 ^" z　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。

所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
& @; Z5 o( K: P8 i4 m( v/ I+ a) d( X1 M　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

0 T( X0 b2 |) ~但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
# d4 F7 I5 T7 S: {
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
6 b+ }6 I) O5 @8 H7 T" s最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
* I, z( \( ~8 \! t# |- u對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
) e  W" u6 `4 K0 z( q( N7 x( N( k所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

4 ?6 b4 Z* m' o8 ]; |4 m2 ]# {# i
+ f- [( X, m: K- ^; o

左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。

, r7 k6 z" ?" }. ^( d回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。